Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

сканирующего зеркала 6 и источника света 9, интенсивность ко­ торого регулируется блоком управления /; свет от источника про­ ектируется на фотопленку 10.

Большое сканирующее зеркало 6 обеспечивает обзор узким полем зрения п поэлементно проектирует изображение наблю­ даемого объекта на объектив 5. Мгновенное поле зрения систе­ мы объектив — болометр около 30'. Поле обзора: 10° по вертикали и 20° по горизонтали. Развертка изображения произво­ дится по телевизионному принципу — построчно в прямоуголь­

вается предусилителем 3, а затем через блок управления 1 моду­ лирует излучение газоразрядной лампы 9. Свет от этой лампы фокусируется коллиматором 8 и развертывается но фотопленке 10 зеркалом 7, синхронно связанным со сканирующим зерка­ лом 6. Сканирующее зеркало совершает строчные н кадровые движения; во время обратного хода зеркала, после каждой строчки и кадра, газоразрядная лампа выключается, чтобы не засвечивать пленку модулированным излучением.

Во время съемки на пленку проектируется калибровочная шкала, разделенная на восемь участков. Черный участок на шкале соответствует известной температуре внутреннего эталон­ ного источника излучения; каждый из остальных, более светлых участков, соответствует определенному температурному диапазо­ ну. Таким образом, по фотоснимку можно непосредственно опре­ делить температурный рельеф объекта.

Подобный же принцип работы заложен в основу тепловизо­ ра, разработанного Государственным оптическим институтом им. С. И. Вавилова. Общий вид этого тепловизора показан на рис. 8.8. Приемником излучения в нем служит фотосопротивле-

217

стороны объекта, то со стороны черного тела. Те секторы моду­ лятора, которые не прозрачны для излучения объекта, имеют со стороны, обращенной к болометру, зеркальные поверхности. В тот момент, когда болометр перекрывается сектором модуля­

лампочку, облучающую фототриод в генераторе опорных 'напря­ жений 7. Синхронизирующие импульсы от генератора опорных напряжений управляют электромеханическим переключателем синхронного выпрямителя 9. При измерениях сигналы от объ­ екта и эталонного излучателя, усиленные усилителем 8, сравни­ ваются по величине, при этом температуру эталонного излучате­ ля изменяют до получения нулевого сигнала.

Для наводки радиометра на измеряемый объект на головке радиометра устанавливают телескопический монокуляр. Чувст­ вительность радиометров такого типа равна 10~10—1СН1 Вт/см2, что позволяет регистрировать разности температур до 0,01° С. Инерционность приборов —-0,02 с.

Для радиационных измерений температуры в промышленно­ сти широко используют радиационные пирометры. Рассмотрим устройство одного из простейших радиационных пирометров ти­ па РАПИР, выпускаемого нашей промышленностью для измере­ ния радиационной температуры нагретых тел от 100 до 4000° С. Основной частью радиационного пирометра является телескоп ТЕРА-50 (рис. 8.12, а), объектив которого фокусирует излучение с поверхности нагретого тела на рабочую площадку термостол­ бика, вмонтированного в телескоп. Термостолбик состоит из 10 последовательно соединенных миниатюрных хромель-копелевых термопар. При попадании излучения на рабочую площадку тер­ мостолбик развивает э.д.с., которая фиксируется контрольным прибором — милливольтметром пли автоматическим электрон­ ным потенциометром. Шкала милливольтметра градуируется непосредственно в значениях температуры (°С), электронный по­ тенциометр обеспечивает автоматическую запись температуры на бумажную ленту.

Для точной наводки телескопа на объект служит окуляр 1 (см. рис. 8.12, а). Схема действия радиационного пирометра по­ казана на рис. 8.12. о.

Телескопы ТЕРА-50 выпускают в нескольких модификациях, обеспечивающих наиболее эффективное использование радиаци­ онного пирометра в различных конкретных условиях: с узкоуголь­ ной, остроугольной пли широкоугольной оптическими системами, с линзами из фтористого лития или специального стекла. Радиа­ ционные пирометры РАПИР позволяют измерять усредненную температуру поверхности излучателей различных размеров — с диаметром участка поверхности от 4 до 200 мм, при расстояниях до нагретой поверхности от 400 до 1500 мм. Так как пирометр

221

градуируется по абсолютно черному телу, то при измерении тем­ пературы поверхности реальных тел показания пирометра будут заниженными. Для введения соответствующих поправок с целью определения истинной температуры нагретого тела необходимо знать степень черноты е этого тела (см. разд. 5 § 1.3).

Для радиационной пирометрии могут быть использованы так­ же эвапорографы и сканирующие пирометры типа тепловизоров. Эти приборы позволяют получить картину распределения тем­ ператур по всей поверхности нагретого тела; для измерения аб­ солютных значений температур на поверхности тела внутри при­ боров встраивают эталонные источники сравнения — модели абсолютно черного тела, излучение которых сравнивают с излу­ чением отдельных участков ИК-изображения.

222

Однако необходимость в источнике подсветки создает ряд не­ удобств, поэтому ведутся разработки пассивных электронно-оп­ тических приборов, позволяющих вести наблюдения, используя облученность местности ночным небом.

Ночыо луна и звезды являются основными источниками, соз­ дающими определенный уровень облученности земной поверхно­ сти. При отсутствии Луны и в облачную ночь освещенность рез ко падает. Средние значения уровней естественной ночной осве­ щенности приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Средние значения ночной освещенности

* 1 с б = 1 0 '' нт.

Следует иметь в виду, что освещенность в безлунную ночь не­ постоянна и может меняться в несколько раз в течение ночи. Ес­ ли принять коэффициент отражения земной поверхности g= 0,15, то освещенности, приведенные в табл. 8.1, создадут видимую яр­ кость фона земной поверхности в безлунную ночь (1—10) X X К)-9 сб *.

Для того чтобы глаз мог различить на этом фоне какие-либо объекты, они должны быть контрастные по сравнению с ярко­ стью фона. Относительная яркость объекта, или контрастность, определяется по формуле

_ В , — В __М3

где 5] — яркость объекта;

В — яркость фона, на котором этот объект проектируется. Способность глаза обнаруживать минимальный (пороговый)